(57)【要約】      （修正有）【課題】  マイクロレンズに於ける集光設計の最適化を図る事ができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  固体撮像装置は、複数の受光素子１０１を有する半導体基板１００と、半導体基板１００の上に形成され、複数の受光素子１０１の各々に対応するように形成された複数の開口部１０２を有する遮光膜１０３と、複数の受光素子１０１及び遮光膜１０３の上に形成された透明膜１０４と、透明膜１０４の上に、複数の開口部１０２の各々に対応するように形成された所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層と、複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化するように形成された平坦膜１０６と、平坦膜１０６の上に、複数のカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のマイクロレンズとを備え、複数のマイクロレンズの各々は、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に応じた形状又は屈折率を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成され、前記複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜と、
前記複数の受光素子及び前記遮光膜の上に形成された透明膜と、
前記透明膜の上に、前記複数の開口部の各々に対応するように形成された所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層と、
前記複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化するように形成された平坦膜と、
前記平坦膜の上に、前記複数のカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のマイクロレンズとを備え、
前記複数のマイクロレンズの各々は、前記複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に応じた形状又は屈折率を有していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数のマイクロレンズの各々は、前記複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた形状又は屈折率を有していることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数のカラーフィルタ層のうち、第１の前記カラーフィルタ層が有する膜厚は、第２の前記カラーフィルタ層が有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の前記カラーフィルタ層は、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層又はＧｒｅｅｎのフィルタ層であって、
前記第２の前記カラーフィルタ層は、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層又はＣｙａｎのフィルタ層であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、前記平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、
前記複数のマイクロレンズのうち、前記第１の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積は、前記第２の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、前記平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、
前記複数のマイクロレンズのうち、前記第１の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの断面形状における高さは、前記第２の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの断面形状における高さよりも高いことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、前記平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、
前記複数のマイクロレンズのうち、前記第１の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズを構成する材料が有する屈折率は、前記第２の前記カラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズを構成する材料が有する屈折率よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
複数の受光素子を有する半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板の上に、前記複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、
前記複数の受光素子及び前記遮光膜の上に透明膜を形成する工程と、
前記透明膜の上に、前記複数の開口部の各々に対応するように所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化された平坦膜を形成する工程と、
前記平坦膜の上に塗布膜を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応するように形成された所望のパターンを有する複数のフォトマスクを用いて、前記塗布膜を露光する工程と、
前記塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数のマイクロレンズパターンを形成する工程と、
前記複数のマイクロレンズパターンから複数のマイクロレンズを形成する工程とを備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数のマイクロレンズの各々は、前記複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた形状を有していることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記複数のカラーフィルタ層のうち、第１の前記カラーフィルタ層が有する膜厚は、第２の前記カラーフィルタ層が有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、前記平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、
前記複数のフォトマスクのうち、前記第１の前記カラーフィルタ層に対応して形成された第１のパターンを有するフォトマスクの面積は、前記第２の前記カラーフィルタ層に対応して形成された第２のパターンを有するフォトマスクの面積よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２のパターンの形状は方形であって、且つ
前記第１のパターンの形状は、前記第２のパターンの形状における４辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である、又は
前記第１のパターンの形状は、前記第２のパターンの形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々が同等の割合で縮小化された形状であることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２のパターンの形状は方形であって、且つ
前記第１のパターンの形状は、前記第２のパターンの形状から、該形状における４辺の各々を底辺とした２等辺三角形に相当する部分が差し引かれた形状であることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２のパターンの形状は方形であって、且つ
前記第１のパターンの形状は、前記第２のパターンの形状から、該形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々を底辺とした２等辺三角形に相当する部分が差し引かれた形状であることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
複数の受光素子を有する半導体基板を形成する工程と、
前記半導体基板の上に、前記複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、
前記複数の受光素子及び前記遮光膜の上に透明膜を形成する工程と、
前記透明膜の上に、前記複数の開口部の各々に対応するように所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化された平坦膜を形成する工程と、
前記平坦膜の上に、第１の塗布膜を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層のうち、第１の膜厚を有する前記カラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のフォトマスクを用いて、前記第１の塗布膜を露光する工程と、
前記第１の塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数の第１のマイクロレンズパターンを形成する工程と、
前記複数の第１のマイクロレンズパターンから複数の第１のマイクロレンズを形成する工程と、
前記平坦膜及び前記複数の第１のマイクロレンズの上に、第２の塗布膜を形成する工程と、
前記複数のカラーフィルタ層のうち、前記第１の膜厚とは異なる第２の膜厚を有する前記カラーフィルタ層の各々に対応するように形成された前記複数のフォトマスクを用いて、前記第２の塗布膜を露光する工程と、
前記第２の塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数の第２のマイクロレンズパターンを形成する工程と、
前記複数の第２のマイクロレンズパターンから複数の第２のマイクロレンズを形成する工程とを備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記複数の第１のマイクロレンズの各々は、前記第１の膜厚を有する前記カラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた屈折率を有しており、且つ
前記複数の第２のマイクロレンズの各々は、前記第２の膜厚を有する前記カラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた屈折率を有していることを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の膜厚は、前記第２の膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、前記平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、
前記第１の塗布膜を構成する材料が有する屈折率は、前記第２の塗布膜を構成する材料が有する屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する発明であって、より特定的には、カラーフィルタ層を備えた固体撮像装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（ Ｃharge Ｃoupled Ｄevice ）に代表される固体撮像装置には、カラーフィルタ層を備えた固体撮像装置がある。
【０００３】
以下に、カラーフィルタ層を備えた固体撮像装置について、図１４(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【０００４】
図１４(a) は従来例に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図１４(b) で示すXIVa−XIVa線における断面図であり、図１４(b) は従来例に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【０００５】
図１４(a) に示すように、半導体基板５００には、等間隔のマトリクス状に配置されるようにして、複数のフォトダイオード５０１が形成されている。
【０００６】
半導体基板５００の上には、複数のフォトダイオード５０１の各々に対応するように形成された複数の開口部５０２を有する遮光膜５０３が形成されている。
【０００７】
複数のフォトダイオード５０１及び遮光膜５０３の上には、透明膜５０４が形成されており、透明膜５０４の上には、複数の開口部５０２の各々に対応するようにして、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）が形成されている。
【０００８】
ここで、複数のカラーフィルタ層の具体的な配列例として、例えば、透明膜５０４の上に、Ｇｒｅｅｎのフィルタ層を市松状に配置し、透明膜５０４における該Ｇｒｅｅｎのフィルタ層の形成領域以外の領域の上に、Ｒｅｄのフィルタ層及びＢｌｕｅのフィルタ層を交互に配置する。このようにして、透明膜５０４の上に、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層を形成する。
【０００９】
複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の上には、平坦膜５０６が形成されており、平坦膜５０６の上には、複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の各々に対応するようにして、複数のマイクロレンズ５０７の各々が形成されている。
【００１０】
また、図１４(b) に示すように、開口部５０２の上には、複数の開口部５０２の各々に対応するようにして、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）が形成されている。
【００１１】
複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の上には、複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の各々に対応するようにして、複数のマイクロレンズ５０７の各々が形成されており、複数のマイクロレンズ５０７の各々における形状はいずれも同等の形状を有している。
【００１２】
以上のように、従来例に係る固体撮像装置では、図１４(a) 及び(b) に示すように、半導体基板５００の上に、複数のフォトダイオード５０１の各々に対応するようにして、複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の各々を形成することにより、カラー映像の撮像を可能としている。
【００１３】
しかしながら、従来例に係る固体撮像装置では、以下に示す問題がある。
【００１４】
カラーフィルタ層５０５ａにおける透過波長領域と、カラーフィルタ層５０５ｂにおける透過波長領域とは異なる。
【００１５】
このため、カラーフィルタ層５０５ａが有する屈折率と、カラーフィルタ層５０５ｂが有する屈折率とが異なるので、従来例に係る固体撮像装置では、図１４(a) に示すように、マイクロレンズ５０７によって集光されてカラーフィルタ層５０５ａを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量と、マイクロレンズ５０７によって集光されてカラーフィルタ層５０５ｂを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量との間に差異が生じる。
【００１６】
したがって、従来例に係る固体撮像装置では、各々のマイクロレンズ５０７における集光設計の最適化を図ることができないため、各々のフォトダイオード５０１への入射光量を精度良く制御することができないので、感度の低下及び色変調度の悪化を招くという問題があった。
【００１７】
この問題を解決するために、以下に示す固体撮像装置が提案されている。
【００１８】
以下に、従来技術に係る固体撮像装置について、図１５(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【００１９】
図１５(a) は従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図１５(b) で示すXVa−XVa線における断面図であり、図１５(b) は従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【００２０】
但し、図１５(a) 及び(b) において、前述した従来例に係る固体撮像装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。したがって、以下の説明では、前述した従来例に係る固体撮像装置と同様の説明は繰り返し行わない。
【００２１】
図１５(a) に示すように、平坦膜５０６の上には、複数のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）の各々における透過波長領域に対応するようにして、複数のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）の各々が形成されている。
【００２２】
また、図１５(b) に示すように、カラーフィルタ層５０５ａの各々の上には、カラーフィルタ層５０５ａの透過波長領域に対応するようにして、マイクロレンズ６０７ａの各々が形成されており、一方、カラーフィルタ層５０５ｂの各々の上には、カラーフィルタ層５０５ｂの透過波長領域に対応するようにして、マイクロレンズ６０７ｂの各々が形成されている。
【００２３】
以上のように、従来技術に係る固体撮像装置では、図１５(a) 及び(b) に示すように、各々のカラーフィルタ層（５０５ａ及び５０５ｂ）における透過波長領域に応じて、各々のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）における形状が調整されている。
【００２４】
このため、従来技術に係る固体撮像装置では、図１５(a) に示すように、マイクロレンズ６０７ａによって集光されてカラーフィルタ層５０５ａを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量と、マイクロレンズ６０７ｂによって集光されてカラーフィルタ層５０５ｂを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量との間に差異が生じる。
【００２５】
このように、従来技術に係る固体撮像装置では、マイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）における集光設計の自由度を拡大することにより、各々のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）における集光設計の最適化を図ることができるので、各々のフォトダイオード５０１へ入射される光量を制御することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１１６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、従来技術に係る固体撮像装置では、以下に示す問題がある。
【００２７】
従来技術に係る固体撮像装置における問題について、図１６(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【００２８】
図１６(a) は従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図１６(b) で示すXVIa−XVIa線における断面図であり、図１６(b) は従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【００２９】
但し、図１６(a) 及び(b) において、前述した従来例に係る固体撮像装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。したがって、以下の説明では、前述した従来例に係る固体撮像装置と同様の説明は繰り返し行わない。
【００３０】
図１６(a) に示すように、原色フィルタではなく、補色フィルタ（すなわち、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層、Ｇｒｅｅｎのフィルタ層、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層、及びＣｙａｎのフィルタ層）を用いた固体撮像装置では、図１６(a) に示すように、カラーフィルタ層７０５ａの膜厚とカラーフィルタ層７０５ｂの膜厚との間に差異Ｄが生じる。
【００３１】
このように、カラーフィルタ層７０５ａの膜厚とカラーフィルタ層７０５ｂの膜厚との間に差異Ｄがある場合、マイクロレンズ６０７ａにおける光路長とマイクロレンズ６０７ｂにおける光路長との間に差異が生じる。
【００３２】
ここで、マイクロレンズ６０７ａにおける光路長とマイクロレンズ６０７ｂにおける光路長との間に差異が生じる原因について詳細に説明する。
【００３３】
まず、光路長とは、光が進行する媒質の幾何学的な長さ（厚さ）に、該媒質の屈折率を掛けた値を示す。
【００３４】
また、ある媒質の屈折率（ｎ）とは、真空中を進行する光の速さ（ｃ）と該媒質中を進行する光の速さ（ｖ）との比を示す（式[１]参照）。
【００３５】
ｎ＝ｃ／ｖ・・・式[１]
図１６(a) に示すように、マイクロレンズ６０７ａ内に入射された光のうち、平坦膜５０６内、膜厚ｄａを有するカラーフィルタ層７０５ａ内、及び透明膜５０４内を透過した光がフォトダイオード５０１へ入射される。
【００３６】
これに対し、図１６(a) に示すように、マイクロレンズ６０７ｂ内に入射された光のうち、平坦膜５０６内、膜厚ｄｂを有するカラーフィルタ層７０５ｂ内、及び透明膜５０４内を透過した光がフォトダイオード５０１へ入射される。
【００３７】
つまり、カラーフィルタ層７０５ａが有する膜厚ｄａとカラーフィルタ層７０５ｂが有する膜厚ｄｂとの間に差異Ｄがある場合、マイクロレンズ６０７ｂ内に入射された光は、マイクロレンズ６０７ａ内に入射された光と比較して、差異Ｄに相当する距離の間、平坦膜５０６内を進行しなけれなならず、逆に、マイクロレンズ６０７ａ内に入射された光は、マイクロレンズ６０７ｂ内に入射された光と比較して、差異Ｄに相当する距離の間、カラーフィルタ層７０５ａ内を進行しなければならない。
【００３８】
更には、平坦膜５０６を構成する材料が有する屈折率と、カラーフィルタ層（７０５ａ及び７０５ｂ）を構成する材料が有する屈折率とが異なる。
【００３９】
このため、マイクロレンズ６０７ａによって集光されてカラーフィルタ層７０５ａを通じてフォトダイオード５０１へ入射されるときの光路長と、マイクロレンズ６０７ｂによって集光されてカラーフィルタ層７０５ｂを通じてフォトダイオード５０１へ入射されるときの光路長との間に差異が生じる。
【００４０】
以上のように、カラーフィルタ層７０５ａが有する膜厚ｄａとカラーフィルタ層７０５ｂが有する膜厚ｄｂとの間に差異Ｄがある場合、マイクロレンズ６０７ａにおける光路長とマイクロレンズ６０７ｂにおける光路長との間に差異が生じる。
【００４１】
従来技術に係る固体撮像装置では、各々のカラーフィルタ層における膜厚を考慮することなく、単に、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域のみを考慮して、各々のマイクロレンズが有する形状を調整する。
【００４２】
このため、従来技術に係る固体撮像装置では、カラーフィルタ層７０５ａが有する膜厚ｄａとカラーフィルタ層７０５ｂが有する膜厚ｄｂとの間に差異Ｄがある場合、各々のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）における集光設計の最適化を充分に図ることができないため、各々のフォトダイオード５０１への入射光量を精度良く制御することができないので、感度の低下及び色変調度の悪化を招くという問題がある。
【００４３】
特に、原色フィルタではなく補色フィルタを用いた固体撮像装置では、カラーフィルタ層７０５ａ（具体的には、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層又はＧｒｅｅｎのフィルタ層）が有する膜厚ｄａ（例えば、１．５μｍ）とカラーフィルタ層７０５ｂ（具体的には、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層又はＣｙａｎのフィルタ層）が有する膜厚ｄｂ（例えば、０．５μｍ）との間における差異Ｄが顕著に現れるので、感度の低下及び色変調度の悪化をより一層招くおそれがある。
【００４４】
前記に鑑み、本発明の目的は、各々のカラーフィルタ層における膜厚に対応するようにして、各々のマイクロレンズにおける形状又は屈折率を調整することにより、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
前記の課題を解決するために、本発明に係る固体撮像装置は、複数の受光素子を有する半導体基板と、半導体基板の上に形成され、複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜と、複数の受光素子及び遮光膜の上に形成された透明膜と、透明膜の上に、複数の開口部の各々に対応するように形成された所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層と、複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化するように形成された平坦膜と、平坦膜の上に、複数のカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のマイクロレンズとを備え、複数のマイクロレンズの各々は、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に応じた形状又は屈折率を有していることを特徴とする。
【００４６】
本発明に係る固体撮像装置によると、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状又は屈折率を調整する。
【００４７】
このため、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚が互いに異なる場合、特に、原色フィルタではなく補色フィルタを用いた固体撮像装置において、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化を防止することができる。
【００４８】
本発明に係る固体撮像装置において、複数のマイクロレンズの各々は、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた形状又は屈折率を有していることが好ましい。
【００４９】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域及び膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状又は屈折率を調整することができる。
【００５０】
このため、本発明に係る固体撮像装置が補色フィルタを用いた固体撮像装置である場合、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化をより確実に防止することができる。
【００５１】
更には、本発明に係る固体撮像装置が原色フィルタを用いた固体撮像装置である場合においても、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善をより一層図ることができる。
【００５２】
本発明に係る固体撮像装置において、複数のカラーフィルタ層のうち、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚は、第２のカラーフィルタ層が有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることが好ましい。
【００５３】
これにより、本発明をより有効に適用することができる。
【００５４】
本発明に係る固体撮像装置において、第１のカラーフィルタ層は、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層又はＧｒｅｅｎのフィルタ層であって、第２のカラーフィルタ層は、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層又はＣｙａｎのフィルタ層であることが好ましい。
【００５５】
また、本発明に係る固体撮像装置において、複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、複数のマイクロレンズのうち、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積は、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積よりも小さいことが好ましい。
【００５６】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域、すなわち、複数のカラーフィルタ層の各々を構成する材料が有する屈折率、及び平坦膜を構成する材料が有する屈折率に応じて、複数のマイクロレンズの各々における面積を調整するだけでなく、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚にも応じて、複数のカラーフィルタ層の各々における面積を調整することができる。
【００５７】
このように、本発明に係る固体撮像装置では、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズの各々における面積を調整することができる。
【００５８】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と第２のカラーフィルタ層が有する膜厚とが異なる場合においても、第１のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長と第２のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【００５９】
したがって、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【００６０】
本発明に係る固体撮像装置において、複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、複数のマイクロレンズのうち、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの断面形状における高さは、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの断面形状における高さよりも高いことが好ましい。
【００６１】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域、すなわち、複数のカラーフィルタ層の各々を構成する材料が有する屈折率、及び平坦膜を構成する材料が有する屈折率に応じて、複数のマイクロレンズの各々における高さを調整するだけでなく、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚にも応じて、複数のカラーフィルタ層の各々における高さを調整することができる。
【００６２】
このように、本発明に係る固体撮像装置では、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズの各々における高さを調整することができる。
【００６３】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と第２のカラーフィルタ層が有する膜厚とが異なる場合においても、第１のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長と第２のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【００６４】
したがって、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【００６５】
本発明に係る固体撮像装置において、複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、複数のマイクロレンズのうち、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズを構成する材料が有する屈折率は、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズを構成する材料が有する屈折率よりも高いことが好ましい。
【００６６】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域、すなわち、複数のカラーフィルタ層の各々を構成する材料が有する屈折率、及び平坦膜を構成する材料が有する屈折率に応じて、複数のマイクロレンズの各々における屈折率を調整するだけでなく、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚にも応じて、複数のカラーフィルタ層の各々における屈折率を調整することができる。
【００６７】
このように、本発明に係る固体撮像装置では、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズの各々における屈折率を調整することができる。
【００６８】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と第２のカラーフィルタ層が有する膜厚とが異なる場合においても、第１のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長と第２のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【００６９】
したがって、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【００７０】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の受光素子を有する半導体基板を形成する工程と、半導体基板の上に、複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、複数の受光素子及び遮光膜の上に透明膜を形成する工程と、透明膜の上に、複数の開口部の各々に対応するように所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化された平坦膜を形成する工程と、平坦膜の上に塗布膜を形成する工程と、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応するように形成された所望のパターンを有する複数のフォトマスクを用いて、塗布膜を露光する工程と、塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数のマイクロレンズパターンを形成する工程と、複数のマイクロレンズパターンから複数のマイクロレンズを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００７１】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によると、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応するように形成された所望のパターンを有する複数のフォトマスクを用いて、塗布膜を露光することができるので、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状を調整することができる。
【００７２】
このため、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚が互いに異なる場合、特に、原色フィルタではなく補色フィルタを用いた固体撮像装置において、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化を防止することができる。
【００７３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、複数のマイクロレンズの各々は、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた形状を有していることが好ましい。
【００７４】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域及び膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状を調整することができる。
【００７５】
このため、本発明に係る固体撮像装置が補色フィルタを用いた固体撮像装置である場合、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化をより確実に防止することができる。
【００７６】
更には、本発明に係る固体撮像装置が原色フィルタを用いた固体撮像装置である場合においても、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善をより一層図ることができる。
【００７７】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、複数のカラーフィルタ層のうち、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚は、第２のカラーフィルタ層が有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることが好ましい。
【００７８】
これにより、本発明をより有効に適用することができる。
【００７９】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、複数のフォトマスクのうち、第１のカラーフィルタ層に対応して形成された第１のパターンを有するフォトマスクの面積は、第２のカラーフィルタ層に対応して形成された第２のパターンを有するフォトマスクの面積よりも小さいことが好ましい。
【００８０】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域、すなわち、複数のカラーフィルタ層の各々を構成する材料が有する屈折率、及び平坦膜を構成する材料が有する屈折率に応じて、複数のフォトマスクの各々における面積を調整するだけでなく、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚にも応じて、複数のフォトマスクの各々における面積を調整することができる。
【００８１】
このように、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状（具体的には、面積の大きさ又は高さ）を調整することができる。
【００８２】
このため、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と第２のカラーフィルタ層が有する膜厚とが異なる場合においても、第１のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長と第２のカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【００８３】
したがって、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【００８４】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第２のパターンの形状は方形であって、且つ第１のパターンの形状は、第２のパターンの形状における４辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である、又は第１のパターンの形状は、第２のパターンの形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々が同等の割合で縮小化された形状であることが好ましい。
【００８５】
このようにすると、第１のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの面積が、第２のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの面積よりも小さくなるようにして、複数のマイクロレンズパターンの各々を形成することができる。
【００８６】
すなわち、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積が、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの面積よりも小さくなるようにして、複数のマイクロレンズの各々を形成することができる。
【００８７】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第２のパターンの形状は方形であって、且つ第１のパターンの形状は、第２のパターンの形状から、該形状における４辺の各々を底辺とした２等辺三角形に相当する部分が差し引かれた形状であることが好ましい。
【００８８】
このようにすると、第１のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの高さが、第２のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの高さよりも高くなるようにして、複数のマイクロレンズパターンの各々を形成することができる。
【００８９】
すなわち、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの高さが、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの高さよりも高くなるようにして、複数のマイクロレンズの各々を形成することができる。
【００９０】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第２のパターンの形状は方形であって、且つ第１のパターンの形状は、第２のパターンの形状から、該形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々を底辺とした２等辺三角形に相当する部分が差し引かれた形状であることが好ましい。
【００９１】
このようにすると、第１のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの高さが、第２のパターンを有するフォトマスクを用いて形成されたマイクロレンズパターンの高さよりも高くなるようにして、複数のマイクロレンズパターンの各々を形成することができる。
【００９２】
すなわち、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、第１のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの高さが、第２のカラーフィルタ層に対応して配置されたマイクロレンズの高さよりも高くなるようにして、複数のマイクロレンズの各々を形成することができる。
【００９３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の受光素子を有する半導体基板を形成する工程と、半導体基板の上に、複数の受光素子の各々に対応するように形成された複数の開口部を有する遮光膜を形成する工程と、複数の受光素子及び遮光膜の上に透明膜を形成する工程と、透明膜の上に、複数の開口部の各々に対応するように所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層を形成する工程と、複数のカラーフィルタ層の上に、表面が平坦化された平坦膜を形成する工程と、平坦膜の上に、第１の塗布膜を形成する工程と、複数のカラーフィルタ層のうち、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のフォトマスクを用いて、第１の塗布膜を露光する工程と、第１の塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数の第１のマイクロレンズパターンを形成する工程と、複数の第１のマイクロレンズパターンから複数の第１のマイクロレンズを形成する工程と、平坦膜及び複数の第１のマイクロレンズの上に、第２の塗布膜を形成する工程と、複数のカラーフィルタ層のうち、第１の膜厚とは異なる第２の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のフォトマスクを用いて、第２の塗布膜を露光する工程と、第２の塗布膜における露光された部分を除去することにより、複数の第２のマイクロレンズパターンを形成する工程と、複数の第２のマイクロレンズパターンから複数の第２のマイクロレンズを形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００９４】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によると、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のフォトマスクを用いて、第１の塗布膜を露光することができると共に、第２の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々に対応するように形成された複数のフォトマスクを用いて、第２の塗布膜を露光することができるので、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における屈折率を調整することができる。
【００９５】
このため、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚が互いに異なる場合、特に、原色フィルタではなく補色フィルタを用いた固体撮像装置において、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化を防止することができる。
【００９６】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、複数の第１のマイクロレンズの各々は、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた屈折率を有しており、且つ複数の第２のマイクロレンズの各々は、第２の膜厚を有するカラーフィルタ層の各々における透過波長領域に更に応じた屈折率を有していることが好ましい。
【００９７】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域及び膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における屈折率を調整することができる。
【００９８】
このため、本発明に係る固体撮像装置が補色フィルタを用いた固体撮像装置である場合、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化をより確実に防止することができる。
【００９９】
更には、本発明に係る固体撮像装置が原色フィルタを用いた固体撮像装置である場合においても、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善をより一層図ることができる。
【０１００】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、第１の膜厚は、第２の膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であることが好ましい。
【０１０１】
これにより、本発明をより有効に適用することができる。
【０１０２】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法において、複数のカラーフィルタ層を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜を構成する材料が有する屈折率よりも高く、第１の塗布膜を構成する材料が有する屈折率は、第２の塗布膜を構成する材料が有する屈折率よりも高いことが好ましい。
【０１０３】
このようにすると、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域、すなわち、複数のカラーフィルタ層の各々を構成する材料が有する屈折率、及び平坦膜を構成する材料が有する屈折率に応じて、第１の塗布膜及び第２の塗布膜の各々における屈折率を調整するだけでなく、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚にも応じて、第１の塗布膜及び第２の塗布膜の各々における屈折率を調整することができる。
【０１０４】
すなわち、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層に対応するように形成された、第１の塗布膜よりなる第１のマイクロレンズの屈折率が、第２の膜厚を有するカラーフィルタ層に対応するように形成された、第２の塗布膜よりなる第２のマイクロレンズの屈折率よりも高くなるようにして、第１のマイクロレンズ及び第２のマイクロレンズの各々を形成することができる。
【０１０５】
このように、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズの各々における屈折率を調整することができる。
【０１０６】
このため、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、第１の膜厚と第２の膜厚とが異なる場合においても、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長と第２の膜厚を有するカラーフィルタ層を通じて受光素子へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【０１０７】
したがって、本発明に係る固体撮像装置の製造方法では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【０１０８】
本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法によると、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状又は屈折率を調整する。
【０１０９】
このため、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚が互いに異なる場合、特に、原色フィルタではなく補色フィルタを用いた固体撮像装置において、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができるため、各々の受光素子への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１０】
本発明は、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状又は屈折率を調整するため、複数のカラーフィルタ層のうち第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と、複数のカラーフィルタ層のうち第２のカラーフィルタ層が有する膜厚との間における差異が顕著に現れる場合、本発明をより効果的に適用することができる。
【０１１１】
特に、原色フィルタではなく、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚と第２のカラーフィルタ層が有する膜厚との間における差異が顕著に現れる。
【０１１２】
具体的には、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層及びＧｒｅｅｎのフィルタ層が有する膜厚は、例えば、約１．５μｍであり、一方、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層及びＣｙａｎのフィルタ層が有する膜厚は、例えば、約０．５μｍである。
【０１１３】
このように、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層（すなわち、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層及びＧｒｅｅｎのフィルタ層）が有する膜厚は、第２のカラーフィルタ層（すなわち、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層及びＣｙａｎのフィルタ層）が有する膜厚の約３倍であり、第１のカラーフィルタ層が有する膜厚は、第２のカラーフィルタ層が有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下である。
【０１１４】
このため、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、本発明を適用することにより、各々のカラーフィルタ層における膜厚に対応して、各々のマイクロレンズにおける形状又は屈折率を調整することができるため、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオードへの入射光量を精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化を防止することができる。
【０１１５】
更には、本発明に係る固体撮像装置では、各々のカラーフィルタ層における膜厚に対応して、各々のマイクロレンズにおける形状又は屈折率を調整するだけでなく、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域にも対応して、各々のマイクロレンズにおける形状又は屈折率を調整する。
【０１１６】
これにより、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々のフォトダイオードへの入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の低下及び色変調度の悪化をより確実に防止することができる。
【０１１７】
また、原色フィルタを用いた固体撮像装置では、各々のマイクロレンズにおける集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々のフォトダイオードへの入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善をより一層図ることができる。
【０１１８】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について、図１(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【０１２０】
図１(a) は本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図１(b) で示すIa−Ia線における断面図であり、図１(b) は本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【０１２１】
図１(a) に示すように、半導体基板１００には、等間隔のマトリクス状に配置されるようにして、複数のフォトダイオード１０１が形成されている。各々のフォトダイオード１０１は、各々のフォトダイオード１０１へ入射される光の強度に対応した電荷量を有する信号電荷を発生する。
【０１２２】
半導体基板１００の上には、複数のフォトダイオード１０１の各々に対応するように形成された複数の開口部１０２を有する遮光膜１０３が形成されている。遮光膜１０３は、フォトダイオード１０１における中央部以外の領域に、光が入射されることを防止する。
【０１２３】
複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上には、透明膜１０４が形成されており、透明膜１０４の上には、複数の開口部１０２の各々に対応するようにして、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が形成されている。
【０１２４】
複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の上には、平坦膜１０６が形成されており、平坦膜１０６の上には、複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の各々に対応するようにして、複数のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）の各々が形成されている。
【０１２５】
また、図１(b) に示すように、開口部１０２の上には、複数の開口部１０２の各々に対応するようにして、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が形成されている。
【０１２６】
カラーフィルタ層１０５ａの各々の上には、カラーフィルタ層１０５ａの各々おける透過波長領域及び膜厚に対応するようにして、マイクロレンズ１０７ａの各々が形成されており、一方、カラーフィルタ層１０５ｂの各々の上には、カラーフィルタ層１０５ｂの各々における透過波長領域及び膜厚に対応するようにして、マイクロレンズ１０７ｂの各々が形成されている。
【０１２７】
ここで、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における透過波長領域及び膜厚に応じて調整された、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）の形状（具体的には、面積）ついて詳細に説明する。
【０１２８】
一般に、カラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜１０６を構成する材料が有する屈折率よりも高い。
【０１２９】
このとき、図１(a) に示すように、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ１０７ａの面積の大きさが、第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ１０７ｂの面積の大きさよりも小さくなるように調整されている。
【０１３０】
具体的には、図１(b) に示すように、カラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ１０７ａの平面形状は方形であり、一方、カラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ１０７ｂの平面形状は、マイクロレンズ１０７ａの平面形状における４辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である。
【０１３１】
このように、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が有する屈折率及び膜厚と、平坦膜１０６が有する屈折率と、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）における面積とにおいて上記の関係を満たすことにより、各々のカラーフィルタ層における屈折率のみならず膜厚、すなわち、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、各々のマイクロレンズにおける形状（具体的には、面積）を調整することができる。
【０１３２】
次に、複数のカラーフィルタ層の各々における透過波長領域及び膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における面積の大きさが調整された、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（図１参照）における分光感度特性について、図２、図３及び図４を参照しながら説明する。
【０１３３】
図２は、補色フィルタの各々における、分光透過率について示す図である。
【０１３４】
図３は、従来技術に係る固体撮像装置における、分光感度特性について示す図である。
【０１３５】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における、分光感度特性について示す図である。
【０１３６】
ここで、図２、図３及び図４は、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層における最大の感度を基準として、各々のカラーフィルタ層における感度を波長に応じて相対的にプロットした図であり、縦軸は相対値を表す。
【０１３７】
また、図２において、スペクトルＹはＹｅｌｌｏｗのフィルタ層における透過率を示しており、スペクトルＧはＧｒｅｅｎのフィルタ層における透過率を示しており、スペクトルＭはＭａｇｅｎｔａのフィルタ層における透過率を示しており、スペクトルＣはＣｙａｎのフィルタ層における透過率を示している。
【０１３８】
同様に、図３及び図４において、スペクトルＹはＹｅｌｌｏｗのフィルタ層における感度特性を示しており、スペクトルＧはＧｒｅｅｎのフィルタ層における感度特性を示しており、スペクトルＭはＭａｇｅｎｔａのフィルタ層における感度特性を示しており、スペクトルＣはＣｙａｎのフィルタ層における感度特性を示している。
【０１３９】
図２に示すように、長波長領域において、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層の透過率とＭａｇｅｎｔａのフィルタ層の透過率とが同等であって、Ｇｒｅｅｎのフィルタ層の透過率とＣｙａｎのフィルタ層の透過率とが同等である補色フィルタを用いて、従来技術に係る固体撮像装置及び本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を製造する。
【０１４０】
このように、補色フィルタを用いた固体撮像装置では、第１のカラーフィルタ層（すなわち、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層及びＧｒｅｅｎのフィルタ層）が有する膜厚が、第２のカラーフィルタ層（すなわち、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層及びＣｙａｎのフィルタ層）を有する膜厚の２倍以上であって且つ５倍以下であるので、前述したように、第１のカラーフィルタ層を通じてフォトダイオードへ入射される場合の光路長と第２のカラーフィルタ層を通じてフォトダイオードへ入射される場合の光路長との間に差異が生じる。
【０１４１】
このような差異が生じるにも拘わらず、従来技術に係る固体撮像装置（前述した図１６参照）では、各々のカラーフィルタ層（７０５ａ及び７０５ｂ）における膜厚を考慮することなく、単に、各々のカラーフィルタ層（７０５ａ及び７０５ｂ）における透過波長領域のみを考慮して、各々のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）が有する形状を調整するので、各々のマイクロレンズ（６０７ａ及び６０７ｂ）における集光設計の最適化を充分に図ることができない。
【０１４２】
このため、従来技術に係る固体撮像装置では、マイクロレンズ６０７ａによって集光されてカラーフィルタ層７０５ａを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量と、マイクロレンズ６０７ｂによって集光されてカラーフィルタ層７０５ｂを通じてフォトダイオード５０１へ入射される光量との間に差異が生じる。
【０１４３】
したがって、従来技術に係る固体撮像装置では、図３に示すように、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層が配置された画素とＭａｇｅｎｔａのフィルタ層が配置された画素との間に出力差ＹＭが生じると共に、Ｇｒｅｅｎのフィルタ層が配置された画素とＣｙａｎのフィルタ層が配置された画素との間に出力差ＧＣが生じるという不具合が発生するので、感度の低下及び色変調度の悪化を招く。
【０１４４】
一方、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置（図１参照）では、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における透過波長領域のみならず膜厚を考慮して、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）が有する形状を調整するので、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）における集光設計の最適化を充分に図ることができる。
【０１４５】
このため、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、マイクロレンズ１０７ａによって集光されてカラーフィルタ層１０５ａを通じてフォトダイオード１０１へ入射される光量と、マイクロレンズ１０７ｂによって集光されてカラーフィルタ層１０５ｂを通じてフォトダイオード１０１へ入射される光量との間に差異が生じることはない。
【０１４６】
したがって、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、図４に示すように、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層が配置された画素とＭａｇｅｎｔａのフィルタ層が配置された画素との間、及びＧｒｅｅｎのフィルタ層が配置された画素とＣｙａｎのフィルタ層が配置された画素との間に、出力差が生じるという不具合が発生することはないので、感度の低下及び色変調度の悪化を確実に防止することができる。
【０１４７】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、図１(a) 及び(b) に示すように、複数のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）の各々は、複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の各々における透過波長領域及び膜厚に応じた形状を有している。
【０１４８】
このため、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）の集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０１４９】
上記の説明では、図１(b) に示すように、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における透過波長領域及び膜厚に対応して、マイクロレンズ１０７ａの平面形状とマイクロレンズ１０７ｂの平面形状とが相似の関係にあるようにして、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）における形状（具体的には、面積）が調整された固体撮像装置について説明したが、本発明に係る固体撮像装置はこれに限定されることはない。
【０１５０】
以下に、本発明に係る固体撮像装置におけるその他の具体的な実施例について、図５(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【０１５１】
図５(a) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図５(b) で示すVa−Va線における断面図であり、図５(b) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【０１５２】
一般に、カラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜１０６を構成する材料が有する屈折率よりも高い。
【０１５３】
このとき、図５(a) に示すように、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ２０７ａの面積の大きさが、第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ２０７ｂの面積の大きさよりも小さくなるように調整されている。
【０１５４】
具体的には、図５(b) に示すように、カラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ２０７ａの平面形状は方形であり、一方、カラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ２０７ｂの平面形状は、マイクロレンズ２０７ｂの平面形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である。
【０１５５】
このように、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が有する屈折率及び膜厚と、平坦膜１０６が有する屈折率と、各々のマイクロレンズ（２０７ａ及び２０７ｂ）における面積とにおいて上記の関係を満たすことにより、各々のカラーフィルタ層における屈折率のみならず膜厚、すなわち、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、各々のマイクロレンズにおける形状（具体的には、面積）を調整することができる。
【０１５６】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズ（２０７ａ及び２０７ｂ）の集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０１５７】
ここで、図５(b) に示される幅Ｗ２は、前述した図１(b) に示される幅Ｗ１よりも大きい。
【０１５８】
このように、前述した図１(b) に示される固体撮像装置では、幅Ｗ１の大きさが極端に狭いので、マイクロレンズ１０７ａによって集光された光のうち、斜め光が遮光膜１０３によって遮られる可能性があるので、斜め光がフォトダイオード１０１へ入射されないおそれがある。
【０１５９】
これに対し、図５(b) に示される固体撮像装置では、幅Ｗ２の大きさが比較的広いので、マイクロレンズ２０７ａによって集光された光のうち、斜め光が遮光膜１０３によって遮られることがないので、全ての斜め光がフォトダイオード１０１へ入射される。
【０１６０】
すなわち、マイクロレンズ２０７ａが有する集光性は、マイクロレンズ１０７ａが有する集光性よりも高い。
【０１６１】
このため、図５(b) に示される固体撮像装置では、前述した図１(b) に示される固体撮像装置と比較して、マイクロレンズ２０７ａの集光性を低下させることなく、すなわち、幅Ｗ２の大きさを極端に狭めることなく、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ａに対応して、マイクロレンズ２０７ａの形状を調整することができる。
【０１６２】
したがって、図５(b) に示される固体撮像装置では、前述した図１(b) に示される固体撮像装置と比較して、全てのマイクロレンズ（２０７ａ及び２０７ｂ）の集光設計の最適化をより一層図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を更に精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善をより一層図ることができる。
【０１６３】
上記の説明では、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域及び膜厚に対応して、各々のマイクロレンズにおける形状（具体的には、面積）を調整することにより、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることが可能な、本発明に係る固体撮像装置について説明した。
【０１６４】
しかしながら、本発明に係る固体撮像装置はこれに限定されることはなく、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域及び膜厚に対応して、各々のマイクロレンズにおける形状（具体的には、高さ）又は屈折率を調整することにより、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることが可能である。
【０１６５】
以下に、本発明に係る固体撮像装置におけるその他の具体的な実施例について図面を参照しながら説明する。
＜実施例１＞
まず、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域及び膜厚に対応して、各々のマイクロレンズの高さが調整された固体撮像装置について、図６(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【０１６６】
図６(a) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図６(b) で示すVIa−VIa線における断面図であり、図６(b) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【０１６７】
一般に、カラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜１０６を構成する材料が有する屈折率よりも高い。
【０１６８】
このとき、図６(a) に示すように、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ３０７ａの高さが、第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ３０７ｂの高さよりも高くなるように調整されている。
【０１６９】
このように、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が有する屈折率及び膜厚と、平坦膜１０６が有する屈折率と、各々のマイクロレンズ（３０７ａ及び３０７ｂ）における高さとにおいて上記の関係を満たすことにより、各々のカラーフィルタ層における屈折率のみならず膜厚、すなわち、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、各々のマイクロレンズにおける形状（具体的には、高さ）を調整することができる。
【０１７０】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズ（３０７ａ及び３０７ｂ）の集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
＜実施例２＞
次に、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域及び膜厚に対応して、各々のマイクロレンズの屈折率が調整された固体撮像装置について、図７(a) 及び(b) を参照しながら説明する。
【０１７１】
図７(a) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であって、具体的には、図７(b) で示すVIIa−VIIa線における断面図であり、図７(b) は本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【０１７２】
一般に、カラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を構成する材料が有する屈折率は、平坦膜１０６を構成する材料が有する屈折率よりも高い。
【０１７３】
このとき、第１の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ４０７ａを構成する材料が有する屈折率が、第１の膜厚よりも薄い第２の膜厚を有するカラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ４０７ｂを構成する材料が有する屈折率よりも高くなるように調整されている。
【０１７４】
このように、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）が有する屈折率及び膜厚と、平坦膜１０６が有する屈折率と、各々のマイクロレンズ（４０７ａ及び４０７ｂ）における屈折率とにおいて上記の関係を満たすことにより、各々のカラーフィルタ層における屈折率のみならず膜厚、すなわち、各々のカラーフィルタ層における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、各々のマイクロレンズにおける屈折率を調整することができる。
【０１７５】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズ（４０７ａ及び４０７ｂ）の集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０１７６】
以上のように、本発明に係る固体撮像装置では、複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の各々における透過波長領域のみならず膜厚にも対応して、複数のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ、又は２０７ａ及び２０７ｂ）の各々における面積、複数のマイクロレンズ（３０７ａ及び３０７ｂ）の各々における高さ、又は複数のマイクロレンズ（４０７ａ及び４０７ｂ）の各々における屈折率を調整する。
【０１７７】
このため、本発明に係る固体撮像装置では、カラーフィルタ層１０５ａが有する膜厚とカラーフィルタ層１０５ｂが有する膜厚とが異なる場合においても、カラーフィルタ層１０５ａを通じてフォトダイオード１０１へ入射されるときの光路長とカラーフィルタ層１０５ｂを通じてフォトダイオード１０１へ入射されるときの光路長との間に差異が生じることはない。
【０１７８】
したがって、本発明に係る固体撮像装置では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオード１０１への入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０１７９】
尚、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置では、補色フィルタを用いた固体撮像装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、原色フィルタを用いた固体撮像装置においても、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様の効果を得ることができる。
【０１８０】
また、本発明に係る固体撮像装置では、補色フィルタを用いた固体撮像装置の分光感度特性の具体例として、長波長領域において、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層が配置された画素とＭａｇｅｎｔａのフィルタ層が配置された画素との間、及びＧｒｅｅｎのフィルタ層が配置された画素とＣｙａｎのフィルタ層が配置された画素との間に、出力差が生じる場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。
【０１８１】
例えば、短波長領域において、Ｃｙａｎのフィルタ層に配置された画素とＭａｇｅｎｔａのフィルタ層に配置された画素との間、又はＹｅｌｌｏｗのフィルタ層が配置された画素とＧｒｅｅｎのフィルタ層が配置された画素との間に出力差が生じる場合においても、本発明を適用することにより、本発明に係る固体撮像装置と同様の効果を得ることができる。
【０１８２】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図８(a) 〜(c) 及び図９(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
【０１８３】
本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における形状が調整された、固体撮像装置の製造方法について説明する。
【０１８４】
図８(a) 〜(c) 及び図９(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【０１８５】
尚、図８(a) 〜(c) 及び図９(a) 〜(c) において、前述した本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。
【０１８６】
まず、図８(a) に示すように、半導体基板１００に、等間隔のマトリクス状に配置されるようにして、複数のフォトダイオード５０１を形成する。
【０１８７】
次に、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法を用いて、半導体基板１００の上に、遮光性を有する材料、例えば、タングステンよりなる薄膜を形成する。続いて、リソグラフィ及びドライエッチング技術を用いて、薄膜におけるフォトダイオード１０１が存在している部分を選択的に除去する。これにより、半導体基板１００の上に、複数のフォトダイオード１０１の各々に対応するように形成された複数の開口部１０２を有する遮光膜１０３を形成する。
【０１８８】
次に、ＣＶＤ法を用いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、電気絶縁性の材料、例えば、ＢＰＳＧよりなる薄膜を形成する。続いて、加熱処理を行って、ＢＰＳＧよりなる薄膜をリフローすることにより、該薄膜の表面の平坦化を行う。これにより、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、ＢＰＳＧよりなる透明膜１０４を形成する。
【０１８９】
次に、透明膜１０４の上に、複数の開口部１０２の各々に対応するようにして、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を形成する。
【０１９０】
具体的には、透明膜１０４の上に、カラーフィルタ層１０５ａとして、例えば、約１．５μｍの膜厚を有するＹｅｌｌｏｗのフィルタ層又はＧｒｅｅｎのフィルタ層を形成すると共に、透明膜１０４の上に、カラーフィルタ層１０５ｂとして、例えば、約０．５μｍの膜厚を有するＭａｇｅｎｔａのフィルタ層又はＣｙａｎのフィルタ層を形成する。
【０１９１】
ここで、カラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の形成は、例えば、染色法又はカラーレジスト法等を用いて形成される。
【０１９２】
具体的に、染色法は、透明膜１０４の上に、透明膜よりなる被染色性のパターンを形成した後、染色処理により所望の着色パターンを得る方法であって、一方、カラーレジスト法は、染料又は顔料を含有する感光性材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、透明膜１０４の上に所望の着色パターンを得る方法である。
【０１９３】
このように染色法又はカラーレジスト法等を用いることにより、透明膜１０４の上に、各々が所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を形成する。
【０１９４】
次に、複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の上に、表面が平坦化するようにして、例えば、透明樹脂材料よりなる平坦膜１０６を形成する。
【０１９５】
次に、図８(b) に示すように、平坦膜１０６の上に、感光性及び熱溶融性を示す材料を塗布することにより、該材料よりなる塗布膜１０７を形成する。
【０１９６】
次に、図８(c) に示すように、塗布膜１０７の上方に、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における膜厚及び透過波長領域に対応するようにして、各々が所望のパターンを有するフォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）を形成する。続いて、フォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）を介して塗布膜１０７に対して紫外線を照射することにより、塗布膜１０７におけるフォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）が存在していない部分を間接的に露光する。
【０１９７】
このようにして、塗布膜１０７におけるフォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）が存在していない部分に紫外線照射部１０９を形成する。
【０１９８】
次に、図９(a) に示すように、現像液、例えば、アルカリ水溶液等を用いて、塗布膜１０７における紫外線照射部１０９を選択的に除去する。これにより、平坦膜１０６の上に、所望の形状を有する複数のマイクロレンズパターン（１０７Ａ及び１０７Ｂ）を形成する。
【０１９９】
次に、図９(b) に示すように、マイクロレンズパターン（１０７Ａ及び１０７Ｂ）に対して紫外線を照射する。これにより、マイクロレンズパターン（１０７Ａ及び１０７Ｂ）内に残留している感光性の成分が退色するので、マイクロレンズパターン（１０７Ａ及び１０７Ｂ）の透明化を図ることができる。
【０２００】
次に、図９(c) に示すように、マイクロレンズパターン（１０７Ａ及び１０７Ｂ）を加熱することにより溶融させ、表面張力によって表面が曲面を有するマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）を形成する。
【０２０１】
このようにして、平坦膜１０６の上に、カラーフィルタ層１０５ａにおける膜厚及び透過波長領域に対応するようにして、所望の形状を有するマイクロレンズ１０７ａを形成すると共に、カラーフィルタ層１０５ｂにおける膜厚及び透過波長領域に対応するようにして、所望の形状を有するマイクロレンズ１０７ｂを形成する。
【０２０２】
以上のようにして、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における膜厚及び透過波長領域に対応して、各々のマイクロレンズ（１０７ａ及び１０７ｂ）における面積の大きさが調整された、固体撮像装置（前述した図１参照）を製造することができる。
【０２０３】
上記の説明では、図８(c) に示すように、各々が所望のパターンを有する複数のフォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）を介して塗布膜１０７を露光したが、複数のフォトマスクの各々におけるパターンはこれに限定されることはない。
【０２０４】
以下に、複数のフォトマスクの各々における具体的なパターンについて、図１０(a) 〜(d) を参照しながら説明する。
【０２０５】
図１０(a) 〜(d) は、複数のフォトマスクの各々におけるパターンを示す平面図である。
【０２０６】
図１０(a) に示すように、フォトマスク１０８Ｂの形状は方形であり、フォトマスク１０８Ａの形状は、フォトマスク１０８Ｂの形状における４辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である。
【０２０７】
また、図１０(b) に示すように、フォトマスク２０８Ｂの形状は方形であり、フォトマスク２０８Ａの形状は、フォトマスク２０８Ｂの形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々が同等の割合で縮小化された形状である。
【０２０８】
このように、図１０(a) 及び(b) に示すように、複数のフォトマスクのうち、カラーフィルタ層１０５ａ（図示せず）に対応して配置されたフォトマスク（１０８Ａ又は２０８Ａ）の面積は、カラーフィルタ層１０５ｂ（図示せず）に対応して配置されたフォトマスク（１０８Ｂ又は２０８Ｂ）の面積よりも小さい。
【０２０９】
ここで、図８(c) に示すように、図１０(a) に示されるフォトマスク（１０８Ａ及び１０８Ｂ）を介して塗布膜１０７を露光することにより、前述した図１に示される固体撮像装置を得ることができる。
【０２１０】
また、図８(c) に示される工程において、図１０(b) に示されるフォトマスク（２０８Ａ及び２０８Ｂ）を介して塗布膜１０７を露光することにより、前述した図５に示される固体撮像装置を得ることができる。
【０２１１】
以上のように、複数のフォトマスクの各々が、図１０(a) 及び(b) に示すようなパターンを有する場合、カラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ（１０７ａ又は２０７ａ）の面積が、カラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ（１０７ｂ又は２０７ｂ）の面積よりも小さくなるようにして各々のマイクロレンズの形状が調整された、本発明に係る固体撮像装置を得ることができる。
【０２１２】
一方、図１０(c) に示すように、フォトマスク３０８Ｂの形状は方形であり、フォトマスク３０８Ａの形状は、フォトマスク３０８Ｂの形状から、フォトマスク３０８Ｂの形状における４辺の各々を底辺とした２等辺三角形３０８ｂに相当する部分が差し引かれた形状である。
【０２１３】
また、図１０(d) に示すように、フォトマスク３０８Ｄの形状は方形であり、フォトマスク３０８Ｃの形状は、フォトマスク３０８Ｄの形状から、フォトマスク３０８Ｄの形状における４辺のうち、互いに対向する２辺の各々を底辺とした２等辺三角形３０８ｄに相当する部分が差し引かれた形状である。
【０２１４】
このように、図１０(c) 及び(d) に示すように、複数のフォトマスクのうち、カラーフィルタ層１０５ａ（図示せず）に対応して配置されたフォトマスク（３０８Ａ又は３０８Ｃ）の面積は、カラーフィルタ層１０５ｂ（図示せず）に対応して配置されたフォトマスク（３０８Ｂ又は３０８Ｄ）の面積よりも小さい。
【０２１５】
ここで、図８(c) に示される工程において、図１０(c) に示されるフォトマスク（３０８Ａ及び３０８Ｂ）を介して、又は図１０(d) に示されるフォトマスク（３０８Ｃ及び３０８Ｄ）を介して塗布膜１０７を露光することにより、前述した図６に示される固体撮像装置を得ることができる。
【０２１６】
以上のように、複数のフォトマスクの各々が、図１０(c) 及び(d) に示すようなパターンを有する場合、カラーフィルタ層１０５ａに対応して配置されたマイクロレンズ３０７ａの高さが、カラーフィルタ層１０５ｂに対応して配置されたマイクロレンズ３０７ｂの高さよりも高くなるようにして各々のマイクロレンズの形状が調整された、本発明に係る固体撮像装置を得ることができる。
【０２１７】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によると、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における膜厚及び透過波長領域に対応して、各々のマイクロレンズにおける形状を調整することができる。
【０２１８】
このため、カラーフィルタ層１０５ａを通じてフォトダイオード１０１へ入射される場合の光路長と、カラーフィルタ層１０５ｂを通じてフォトダイオード１０１へ入射される場合の光路長との間に差異が生じることはない。
【０２１９】
したがって、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオードへの入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０２２０】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図１１(a) 〜(d) 、図１２(a) 〜(d) 及び図１３(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
【０２２１】
本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、複数のカラーフィルタ層の各々における膜厚に対応して、複数のマイクロレンズの各々における屈折率が調整された、固体撮像装置の製造方法について説明する。
【０２２２】
図１１(a) 〜(d) 、図１２(a) 〜(d) 及び図１３(a) 〜(c) は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【０２２３】
尚、図１１(a) 〜(d) 、図１２(a) 〜(d) 及び図１３(a) 〜(c) において、前述した本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。したがって、本実施形態では、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法と同様の説明は繰り返し行わない。
【０２２４】
まず、図１１(a) に示すように、前述した図８(a) に示される工程と同様に、複数のフォトダイオード１０１を有する半導体基板１００の上に、複数のフォトダイオード１０１の各々に対応するように形成された複数の開口部１０２を有する遮光膜１０３を形成する。続いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、透明膜１０４を形成する。
【０２２５】
次に、透明膜１０４の上に、複数の開口部１０２の各々に対応するようにして、所望の配色を有する複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）を形成する。続いて、複数のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）の上に、表面が平坦化された平坦膜１０６を形成する。
【０２２６】
次に、図１１(b) に示すように、平坦膜１０６の上に、感光性及び熱溶融性を示し且つ高い屈折率を有する材料を塗布することにより、該材料よりなる第１の塗布膜４０７Ｃを形成する。
【０２２７】
このように、カラーフィルタ層１０５ａ（具体的には、Ｙｅｌｌｏｗのフィルタ層又はＧｒｅｅｎのフィルタ層）における膜厚（例えば、１．５μｍ）及び透過波長領域に対応するようにして、所望の屈折率を有する材料よりなる第１の塗布膜４０７Ｃを形成する。
【０２２８】
次に、図１１(c) に示すように、第１の塗布膜４０７Ｃの上方に、各々のカラーフィルタ層１０５ａに対応するようにして、所望のパターンを有するフォトマスク４０８を形成する。続いて、フォトマスク４０８を介して第１の塗布膜４０７Ｃに対して紫外線を照射することにより、第１の塗布膜４０７Ｃにおけるフォトマスク４０８が存在していない部分を間接的に露光する。
【０２２９】
このようにして、第１の塗布膜４０７Ｃにおけるフォトマスク４０８が存在していない部分に紫外線照射部４０９Ａを形成する。
【０２３０】
次に、図１１(d) に示すように、現像液、例えば、アルカリ水溶液等を用いて、第１の塗布膜４０７Ｃにおける紫外線照射部４０９Ａを選択的に除去する。これにより、平坦膜１０６の上に、所望の屈折率を有する複数のマイクロレンズパターン４０７Ａを形成する。
【０２３１】
次に、図１２(a) に示すように、マイクロレンズパターン４０７Ａに対して紫外線を照射する。これにより、マイクロレンズパターン４０７Ａ内に残留している感光性の成分が退色するので、マイクロレンズパターン４０７Ａの透明化を図ることができる。
【０２３２】
次に、図１２(b) に示すように、マイクロレンズパターン４０７Ａを加熱することにより溶融させ、表面張力によって表面が曲面を有するマイクロレンズ４０７ａを形成する。
【０２３３】
このようにして、平坦膜１０６の上に、カラーフィルタ層１０５ａにおける膜厚及び透過波長領域に対応するようにして、所望の屈折率を有するマイクロレンズ４０７ａを形成する。
【０２３４】
次に、図１２(c) に示すように、平坦膜１０６及び複数のマイクロレンズ４０７ａの上に、感光性及び熱溶融性を示し且つ低い屈折率を有する材料を塗布することにより、該材料よりなる第２の塗布膜４０７Ｄを形成する。
【０２３５】
このように、カラーフィルタ層１０５ｂ（具体的には、Ｍａｇｅｎｔａのフィルタ層又はＣｙａｎのフィルタ層）における膜厚（例えば、０．５μｍ）及び透過波長領域に対応するようにして、所望の屈折率を有する材料よりなる第２の塗布膜４０７Ｄを形成する。
【０２３６】
次に、図１２(d) に示すように、第２の塗布膜４０７Ｄの上方に、各々のカラーフィルタ層１０５ｂに対応するようにして、所望のパターンを有するフォトマスク４０８を形成する。続いて、フォトマスク４０８を介して第２の塗布膜４０７Ｄに対して紫外線を照射することにより、第２の塗布膜４０７Ｄにおけるフォトマスク４０８が存在していない部分を間接的に露光する。
【０２３７】
このようにして、第２の塗布膜４０７Ｄにおけるフォトマスク４０８が存在していない部分に紫外線照射部４０９Ｂを形成する。
【０２３８】
次に、図１３(a) に示すように、現像液、例えば、アルカリ水溶液等を用いて、第２の塗布膜４０７Ｄにおける紫外線照射部４０９Ｂを選択的に除去する。これにより、平坦膜１０６の上に、所望の屈折率を有する複数のマイクロレンズパターン４０７Ｂを形成する。
【０２３９】
次に、図１３(b) に示すように、マイクロレンズパターン４０７Ｂに対して紫外線を照射する。これにより、マイクロレンズパターン４０７Ｂ内に残留している感光性の成分が退色するので、マイクロレンズパターン４０７Ｂの透明化を図ることができる。
【０２４０】
このとき、複数のマイクロレンズパターン４０７Ｂに対して照射される紫外線の強度の大きさは、該紫外線によって複数のマイクロレンズ４０７ａの形状等が変化することがないように調整されている。
【０２４１】
次に、図１３(c) に示すように、マイクロレンズパターン４０７Ｂを加熱することにより溶融させ、表面張力によって表面が曲面を有するマイクロレンズ４０７ｂを形成する。
【０２４２】
このようにして、平坦膜１０６の上に、カラーフィルタ層１０５ｂにおける膜厚及び透過波長領域に対応するようにして、所望の屈折率を有するマイクロレンズ４０７ｂを形成する。
【０２４３】
以上のようにして、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における膜厚及び透過波長領域に対応して、各々のマイクロレンズ（４０７ａ及び４０７ｂ）における屈折率が調整された、固体撮像装置（前述した図７参照）を製造することができる。
【０２４４】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によると、各々のカラーフィルタ層（１０５ａ及び１０５ｂ）における膜厚及び透過波長領域に対応して、各々のマイクロレンズにおける屈折率を調整することができる。
【０２４５】
このため、カラーフィルタ層１０５ａを通じてフォトダイオード１０１へ入射される場合の光路長と、カラーフィルタ層１０５ｂを通じてフォトダイオード１０１へ入射される場合の光路長との間に差異が生じることはない。
【０２４６】
したがって、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、全てのマイクロレンズの集光設計の最適化を図ることができるため、各々のフォトダイオードへの入射光量を精度良く制御することができるので、感度の向上及び色変調度の改善を図ることができる。
【０２４７】
尚、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、第１の塗布膜４０７Ｃよりなるマイクロレンズ４０７ａを形成した後に、第２の塗布膜４０７Ｄよりなるマイクロレンズ４０７ｂを形成したが、本発明はこれに限定されることはなく、第２の塗布膜４０７Ｄよりなるマイクロレンズ４０７ｂを形成した後に、第１の塗布膜４０７Ｃよりなるマイクロレンズ４０７ａを形成してもよい。
【０２４８】
また、本発明の第２〜第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、補色フィルタを用いた固体撮像装置の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、原色フィルタを用いた固体撮像装置の製造方法においても、本発明の第２及び第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法と同様の効果を得ることができる。
【０２４９】
また、本発明の第２〜第３の実施形態に係る固体撮像装置及びその製造方法では、透明膜１０４の形成は、ＣＶＤ法を用いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、例えば、ＢＰＳＧよりなる薄膜を形成した後に、加熱処理を行って、ＢＰＳＧよりなる薄膜をリフローすることによって、表面が平坦化された透明膜１０４を形成したが、本発明はこれに限定されることはない。
【０２５０】
透明膜におけるその他の具体的な形成方法について、以下に列挙する。
【０２５１】
第１に、塗布法を用いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、例えば、塗布シリコン酸化膜（ Ｓpin Ｏn Ｇlass：ＳＯＧ）よりなる薄膜を形成した後に、エッチバック法又はＣＭＰ法を用いて、ＳｉＯ2 よりなる薄膜に対して平坦化処理を行うことによって、表面が平坦化された透明膜を形成する。
【０２５２】
第２に、ＴＥＯＳ−Ｏ3 ＣＶＤ法を用いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、例えば、ＳｉＯ2 ／ＢＰＳＧ（ Boro-phospho silicate glass ）よりなる薄膜を形成した後に、エッチバック法又はＣＭＰ法を用いて、ＳｉＯ2 ／ＢＰＳＧよりなる薄膜に対して平坦化処理を行うことによって、表面が平坦化された透明膜を形成する。
【０２５３】
第３に、高密度プラズマＣＶＤ法（Ｈigh Ｄensity Ｐlasma ＣＶＤ：ＨＤＰ  ＣＶＤ）を用いて、複数のフォトダイオード１０１及び遮光膜１０３の上に、例えば、ＳｉＯ2 よりなる薄膜を形成した後に、エッチバック法又はＣＭＰ法を用いて、ＳｉＯ2 よりなる薄膜に対して平坦化処理を行うことによって、表面が平坦化された透明膜を形成する。
【０２５４】
以上のように、透明膜の形成方法として第１〜第３の形成方法が挙げられる。また、透明膜を構成する材料は、ＢＰＳＧ又はＳｉＯ2 に限定されることはなく、例えば、ＳｉＯＮ等であってもよい。
【０２５５】
また、本発明の第２〜第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、マイクロレンズの形成は、ポジ型フォトレジストを用いた場合について説明したが、ネガ型フォトレジストを用いた場合においても、本発明に係る固体撮像装置を同様に製造することができる。
【０２５６】
また、本発明の第２〜第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法では、マイクロレンズの形成方法として、平坦膜の上に塗布膜を形成した後、該塗布膜よりなるマイクロレンズパターンを形成した後、加熱により該マイクロレンズパターンの表面を曲面化することによって、所望の形状又は所望の屈折率を有するマイクロレンズを形成したが、本発明はこれに限定されることはない。
【０２５７】
例えば、平坦膜の上に塗布膜を形成した後、該塗布膜の上に所望の形状を有するレジストパターンを形成した後、加熱により該レジストパターンの表面を曲面化することによってリフローレジストパターンを形成した後、前面エッチバックを行うことにより、該リフローレジストパターンをエッチオフすると共に該リフローレジストパターンの形状を該塗布膜に転写することによって、所望の形状又は所望の屈折率を有するマイクロレンズを形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２５８】
本発明に係る固体撮像装置は、各々のマイクロレンズが、各々のカラーフィルタ層における膜厚に応じた形状又は屈折率を有しているので、カラーフィルタ層を備えた固体撮像装置及びその製造方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２５９】
【図１】(a) は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図２】補色フィルタの各々における、分光透過率を示す図である。
【図３】従来技術に係る固体撮像装置における、分光感度特性を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における、分光感度特性を示す図である。
【図５】(a) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図６】(a) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図７】(a) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、本発明に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図８】(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図９】(a) 〜(c) は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図１０】(a) 〜(d) は、複数のフォトマスクの各々におけるパターンを示す平面図である。
【図１１】(a) 〜(d) は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図１２】(a) 〜(d) は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図１３】(a) 〜(c) は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図１４】(a) は、従来例に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、従来例に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図１５】(a) は、従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【図１６】(a) は、従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す断面図であり、(b) は、従来技術に係る固体撮像装置の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２６０】
１００                                            半導体基板
１０１                                            フォトダイオード（受光素子）
１０２                                            開口部
１０３                                            遮光膜
１０４                                            透明膜
１０５ａ、１０５ｂ                                カラーフィルタ層
１０６                                            平坦膜
１０７                                            塗布膜
４０７Ｃ                                          第１の塗布膜
４０７Ｄ                                          第２の塗布膜
１０７Ａ、１０７Ｂ、４０７Ａ、４０７Ｂ            マイクロレンズパターン
１０７ａ、１０７ｂ、２０７ａ、２０７ｂ            マイクロレンズ
３０７ａ、３０７ｂ                                マイクロレンズ
４０７ａ、４０７ｂ                                マイクロレンズ
１０８Ａ、１０８Ｂ、２０８Ａ、２０８Ｂ            フォトマスク
３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄ            フォトマスク
４０８                                            フォトマスク
３０８ｂ、３０８ｄ                                ２等辺三角形
１０９、４０９Ａ、４０９Ｂ                        紫外線照射部
Ｗ１、Ｗ２                                        幅
ＹＭ、ＧＣ                                        出力差
５００                                            半導体基板
５０１                                            フォトダイオード（受光素子）
５０２                                            開口部
５０３                                            遮光膜
５０４                                            透明膜
５０５ａ、５０５ｂ、７０５ａ、７０５ｂ            カラーフィルタ層
５０６                                            平坦膜
５０７、６０７ａ、６０７ｂ                        マイクロレンズ
Ｄ                                                差異
ｄａ、ｄｂ                                        膜厚
【図１】
2006286891.tif 000003
【図２】
2006286891.tif 000004
【図３】
2006286891.tif 000005
【図４】
2006286891.tif 000006
【図５】
2006286891.tif 000007
【図６】
2006286891.tif 000008
【図７】
2006286891.tif 000009
【図８】
2006286891.tif 000010
【図９】
2006286891.tif 000011
【図１０】
2006286891.tif 000012
【図１１】
2006286891.tif 000013
【図１２】
2006286891.tif 000014
【図１３】
2006286891.tif 000015
【図１４】
2006286891.tif 000016
【図１５】
2006286891.tif 000017
【図１６】
2006286891.tif 000018